Ich möchte ein mit einem Beschleunigungsmesser ausgestattetes Gerät verwenden, um eine Bewegungsbahn mit möglichst hoher Auflösung und geringem Rauschen aufzuzeichnen. Nehmen wir zum Beispiel an, ich laufe eine Joggingroute von 6 Kilometern und kehre genau an den Ort zurück, an dem ich angefangen habe. Ich habe also die Idee, dass ich möglicherweise auf ein GPS-Modul verzichten und die Daten von einem Beschleunigungsmesser, beispielsweise einem ADXL345, mit konstanter Geschwindigkeit aufzeichnen könnte .
Meine Fragen also:
- Kann ich einen 3-Achsen-Beschleunigungsmesser verwenden, um zweimal zu integrieren, von Beschleunigung über Geschwindigkeit bis hin zu Entfernungen?
- Wenn die Einschränkung darin besteht, dass ich an den genauen Ort zurückkehre, an dem ich begonnen habe, kann ich eine Fehlerkorrektur auf die Trajektorie anwenden, die die Drift kompensiert, sodass die letzte (x, y, z) Koordinate der aufgezeichneten und integrierten Daten wird identisch mit dem ersten?
- Sagen wir, ich renne von Ort A nach B und wieder zurück nach A. Wenn ich die erwähnte Driftkorrektur anwende, habe ich immer noch eine aussagekräftige / korrekte Position von Punkt B?
Wenn nicht, wie würde ich das erreichen? Muss ich den Beschleunigungsmesser mit einem GPS kombinieren?
Antworten:
Nein, dies funktioniert theoretisch oder praktisch nicht, da Sie keine Sensoren zur Erfassung der Rotationsbewegung haben. Wenn Sie einen Beschleunigungsmesser drehen, kann er nicht erkennen, dass sich sein Koordinatensystem in Bezug auf das gewünschte Koordinatensystem gedreht hat. Was Sie versuchen, wird als Trägheitsnavigation bezeichnet. Für die Trägheitsnavigation benötigen Sie im Prinzip einen dreiachsigen Beschleunigungsmesser sowie einen dreiachsigen Kreisel (oder Winkelgeschwindigkeitssensor), um die Drehbewegung zu erfassen. Anschließend können die Beschleunigungsdaten in den von Ihnen verwendeten Referenzrahmen in Verschiebungen konvertiert werden.
Selbst wenn Sie einen Kreisel hinzufügen, ist dies in der Praxis sehr schwierig, da kleine konstante Beschleunigungsfehler während des Integrationsprozesses zu sehr großen Positionsfehlern werden. Die einzige Rettung in Ihrem Fall ist, dass Sie, wenn Sie die Annahme hinzufügen, dass Sie an derselben Stelle starten und stoppen, diese möglicherweise nutzen können, um die Drift zu kalibrieren (wiederum unter der Annahme, dass Sie einen 3-Achsen-Kreisel hinzufügen). Obwohl Benutzer CortAmmon seine Skepsis äußerte, dass diese zusätzlichen Informationen ausreichen würden, um eine Drift in der Beschleunigungsmessung zu kalibrieren.
CortAmmon weist darauf hin, dass die Trägheitsmesseinheit Northrup Grumman LN200 90.000 US-Dollar kostet und nach der Zeit, die für einen Lauf benötigt wird, ein Positionsfehler in km gemessen werden kann. Artikel wie dieser sind nicht nur sehr teuer, sondern wahrscheinlich "exportkontrolliert", wenn sie in den USA hergestellt werden. Der Grund ist, dass Trägheitsnavigationseinheiten in Raketen eingesetzt werden. Dies gibt ihnen die Möglichkeit, ein Ziel zu treffen, selbst wenn GPS gestört ist.
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Ja, Sie können die Beschleunigung (zumindest in einer geraden Linie) integrieren, um die Entfernung zu ermitteln.
Wie Mkeith angibt, wäre es, selbst wenn es funktionieren würde, nur für sehr kurze Strecken genau.
Selbst in Kombination mit einem GPS können Sie diese Methode nicht verwenden, um die GPS-Ungenauigkeiten auszugleichen. Es ist möglich, ein Differential-GPS zu kaufen, aber für die meisten Hobbiester sind sie unerreichbar.
Sie kennen Ihre Anwendung nicht, können jedoch eine Triangulation durch IR-LEDs in Betracht ziehen.
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